Работа с титаном:руководство по обработке титана и его сплавов

В современной обрабатывающей промышленности титан и его сплавы стали основными продуктами в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и огнестрельной промышленности. Этот популярный металл устойчив к ржавчине и химическим веществам, пригоден для вторичной переработки и чрезвычайно прочен для своего веса. Однако есть несколько проблем, которые необходимо учитывать при обработке титана и выборе подходящих инструментов и параметров для работы.

Разновидности титана

Титан доступен во многих разновидностях, включая почти 40 марок ASTM, а также несколько дополнительных сплавов. Классы с 1 по 4 считаются технически чистым титаном с различными требованиями к пределу прочности при растяжении. Марка 5 (Ti6Al4V или Ti 6-4) является наиболее распространенной комбинацией, легированной 6 процентами алюминия и 4 процентами ванадия. Хотя титан и его сплавы часто объединяют в одну группу, между ними есть некоторые ключевые различия, которые необходимо учитывать перед определением идеального метода обработки.

Концевая фреза HVTI от Helical Solutions — отличный выбор для высокоэффективных траекторий обработки в титане.

Проблемы с титаном

Удержание

Хотя титан может иметь более желательные свойства материала, чем обычная сталь, он также ведет себя более гибко и часто не такой жесткий, как другие металлы. Это требует надежного захвата титановых заготовок и максимально жесткой настройки станка. Другие соображения включают избежание прерывистого резания и постоянное движение инструмента во время контакта с заготовкой. Нахождение в просверленном отверстии или остановка инструмента рядом с профилированной стенкой приведет к трению инструмента, что приведет к избыточному нагреву, деформационному упрочнению материала и преждевременному износу инструмента.

Выработка тепла

Тепло — грозный враг, и при выборе скоростей и подач необходимо учитывать тепловыделение. Хотя технически чистый титан мягче и гуще, чем большинство его сплавов, добавление легирующих элементов обычно повышает твердость титана. Это увеличивает опасения по поводу выделяемого тепла и износа инструмента. Поддержание большей нагрузки на стружку и избежание ненужного трения улучшают характеристики инструмента при обработке более твердых титановых сплавов и сводят к минимуму объем производимого нагартовки. Выбор более низкой скорости вращения в сочетании с большей загрузкой чипа может обеспечить значительное снижение температуры по сравнению с вариантами с более высокой скоростью. Из-за его низкой проводимости поддержание минимальной температуры снижает нагрузку на инструмент и снижает его износ. Использование охлаждающей жидкости под высоким давлением также является эффективным методом снижения тепловыделения при обработке титана.

Эти крышки распределительных валов были изготовлены из титана на заказ для Mitsubishi Evos.
Фото предоставлено @RebootEng (Instagram)

Задиры и наросты

Следующим препятствием, которое следует учитывать, является то, что титан имеет сильную склонность прилипать к режущему инструменту, создавая нарост на кромке. Это сложная проблема, которую можно решить, используя большое количество охлаждающей жидкости под высоким давлением, направляя ее непосредственно на режущую поверхность. Цель состоит в том, чтобы удалить стружку как можно скорее, чтобы предотвратить повторную нарезку стружки, а также содержать канавки в чистоте и без мусора. Истирание является серьезной проблемой для технически чистых марок титана из-за их «липкой» природы. Эту проблему можно решить с помощью стратегий, упомянутых ранее, таких как непрерывная подача в течение всего времени контакта с заготовкой и использование большого количества СОЖ под высоким давлением.

Решения для титана

Хотя основные проблемы при обработке титана и его сплавов могут измениться, методы их устранения остаются в некоторой степени постоянными. Основные идеи заключаются в том, чтобы избежать истирания, выделения тепла, упрочнения и отклонения заготовки или инструмента. Используйте большое количество охлаждающей жидкости под высоким давлением, снижайте скорость и подачу, держите инструмент в движении при контакте с заготовкой и используйте как можно более жесткую настройку.

Кроме того, выбор правильного покрытия инструмента может помочь сделать вашу работу успешной. Поскольку во время операций обработки титана выделяется большое количество тепла, наличие покрытия, способного адекватно выдерживать температуру, является ключом к поддержанию производительности во время операции. Надлежащее покрытие также поможет избежать истирания и эффективно удалить стружку. Покрытия, такие как нитрид алюминия-титана (AlTiN Nano) компании Harvey Tool, создают оксидный слой при высоких температурах и повышают смазывающую способность инструмента.

Инструментальные решения

Helical Solutions предлагает линейку инструментов HVTI-6, оптимизированных для высокоэффективного фрезерования (HEM) титана и его сплавов. HVTI-6 от Helical имеет покрытие Aplus, которое обеспечивает дополнительную смазывающую способность и устойчивость к высоким температурам, что увеличивает срок службы инструмента и увеличивает скорость и подачу.

По мере того, как использование титана и его многочисленных сплавов в различных отраслях промышленности будет расти, большему количеству машинистов будет поручено резать этот сложный материал. Однако управление нагревом и надлежащее удаление стружки в сочетании с правильным покрытием обеспечат успешную работу.